一种锻造模架温度采集系统的制作方法

本发明涉及温度采集领域，特别是涉及一种锻造模架温度采集系统。

背景技术：

锻造模具及模架的预热一般采用天然气预热，该预热方式依靠人工实现，但是采用人工预热，其预热时间依靠经验调整，不能保证每次预热温度都在工作范围内。人工预热不能保证准确的空冷时间，以便保证模架各部位温度均匀。

天然气管架由人工放置，稍有偏差，无法实现模具及模架预热温度均匀。以上缺点均会造成模具寿命降低，甚至导致模架开裂，导致不必要的损失及生产线长时停机。针对以上问题，发明了一整套温度采集系统及温度控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种锻造模架温度采集系统，实现对锻造模架温度的精确采集，进一步保证模架各部分的温度均匀。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种锻造模架温度采集系统，所述系统包括：传感器、温度采集模块、上位机；所述传感器与所述温度采集模块连接，所述温度采集模块与所述上位机连接；

所述传感器用于采集锻造模架的温度电压信号；

所述温度采集模块用于将所述温度电压信号转换成数字信号；

所述上位机用于向传感器发出温度采集信号，并对温度采集模块采集的数字信号进行解码，所述上位机还用于对解码后的数字信号进行处理。

可选的，所述系统还包括：显示器，所述显示器与所述上位机连接，用于显示解码后的数字信号。

可选的，所述传感器具体包括：模架内部温度传感器以及模架表面温度传感器，所述模架内部温度传感器用于采集模架内部的温度，并将所述内部的温度传输至所述温度采集模块得到第一数字信号；所述模架表面温度传感器用于采集模架表面的温度，并将所述模架表面的温度传输至温度采集模块得到第二数字信号。

可选的，所述上位机还用于对解码后的数字信号进行处理，具体包括：

判断所述第一数字信号是否在第一阈值范围内，得到第一判断结果，若所述第一判断结果表示所述第一数字信号不在所述第一阈值范围内，则向所述显示器发出信号，进行显示；

判断所述第二数字信号是否在第二阈值范围内，得到第二判断结果，若所述第二判断结果表示所述第二数字信号不在所述第二阈值范围内，则向所述显示器发出信号，进行显示。

可选的，所述第一阈值范围和所述第二阈值范围通过有限元计算模型获取，具体包括：

获取锻造模架的三维模型；

取所述三维模型的二分之一并去除所述三维模型中的螺纹孔；

对去除螺纹孔后的二分之一三维模型进行仿真；

输入有限元材料属性、接触属性以及边界定义生成有限元计算模型；

根据所述有限元计算模型得到第一阈值范围和第二阈值范围。

可选的，所述温度采集模块采用16位高速高精度模数转换器。

可选的，所述上位机通过modbusrtu协议，将解码后的数字信号显示在所述显示器上。

可选的，所述温度传感器采用铂电阻温度传感器。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明中的该系统通过设置传感器、温度采集模块、上位机，传感器用于采集锻造模架的温度电压信号；温度采集模块用于将所述温度电压信号转换成数字信号；上位机用于向传感器发出温度采集信号，并对温度采集模块采集的数字信号进行解码，上位机还用于对解码后的数字信号进行处理，判断解码后的数字信号是否在预设的阈值范围内，进而可以准确的提供模架需要的温度，实现精确预热，延长了模架的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例锻造模架温度采集系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种锻造模架温度采集系统，实现对锻造模架温度的精确采集，进一步保证模架各部分的温度均匀。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例锻造模架温度采集系统结构示意图，如图1所示，所述系统包括：传感器101、温度采集模块102、上位机103；所述传感器101与所述温度采集模块102连接，所述温度采集模块102与所述上位机103连接；

所述传感器101用于采集锻造模架的温度电压信号；

所述温度采集模块102用于将所述温度电压信号转换成数字信号；

所述上位机103用于向传感器101发出温度采集信号，并对温度采集模块102采集的数字信号进行解码，所述上位机103还用于对解码后的数字信号进行处理。

具体的，所述系统还包括：显示器104，所述显示器104与所述上位机103连接，用于显示解码后的数字信号。

具体的，是通过modbusrtu协议，将所述温度采集模块102处理过的温度字节数据转换，进一步显示在电脑屏幕上。所述上位机103能够完成10通道的采集，上位机软件发出需要采集某通道温度的字节信号，通过rs485数据线传送给温度采集模块102后，温度采集模块102随即处理传感器101采集的电压信号，然后将该电压信号转换为字节信号，并将该数字字节信号再通过rs485数据线传送回位于电脑中的上位机软件，上位机软件随即对该字节信号进行解码操作，并显示在软件的textbox栏中。

所述上位机103软件的使用步骤为：(1)串口检测，软件自动检测出串口值；(2)打开串口；(3)将采集指令输入在发送数据栏；(4)点击开始，上位机103软件通过与温度采集模块102的每隔500ms自动发送并接受应答数据，即监控温度数据；(5)点击温度曲线显示可以显示温度曲线图。

具体的，rs485转换器采用max485，max485是美信(maxim)推出的一款常用rs485转换器。其中5脚和8脚是电源引脚；6脚和7脚就是rs485通信中的a和b两个引脚；1脚和4脚分别接到单片机的rxd和txd引脚上，直接使用单片机uart进行数据接收和发送；2脚和3脚是方向引脚，其中2脚是低电平使能接收器，3脚是高电平使能输出驱动器，本实施例把这两个引脚连到一起，平时不发送数据的时候，保持这两个引脚是低电平，让max485处于接收状态，当需要发送数据的时候，把这个引脚拉高，发送数据，发送完毕后再拉低这个引脚就可以了。为了提高rs485的抗干扰能力，需要在靠近max485的a和b引脚之间并接一个电阻，这个电阻阻值从100欧到1k都是可以。

rs-485通讯的特点：1、采用差分信号。差分信号最大的优势是可以抑制共模干扰。尤其当工业现场环境比较复杂，干扰比较多时，采用差分方式可以有效的提高通信可靠性。rs485采用两根通信线，通常用a和b或者d+和d-来表示。逻辑“1”以两线之间的电压差为+(0.2～6)v表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-(0.2～6)v来表示，是一种典型的差分通信。2、rs485通信速率快，最大传输速度可以达到10mb/s以上。3、rs485内部的物理结构，采用的是平衡驱动器和差分接收器的组合，抗干扰能力也大大增加。4、传输距离最远可以达到1200米左右，但是它的传输速率和传输距离是成反比的，只有在100kb/s以下的传输速度，才能达到最大的通信距离，如果需要传输更远距离可以使用中继。

具体的，所述传感器101具体包括：模架内部温度传感器以及模架表面温度传感器，所述模架内部温度传感器用于采集模架内部的温度，并将所述内部的温度传输至所述温度采集模块得到第一数字信号；所述模架表面温度传感器用于采集模架表面的温度，并将所述模架表面的温度传输至温度采集模块得到第二数字信号。

具体的，所述上位机还用于对解码后的数字信号进行处理，具体包括：

判断所述第一数字信号是否在第一阈值范围内，得到第一判断结果，若所述第一判断结果表示所述第一数字信号不在所述第一阈值范围内，则向所述显示器发出信号，进行显示；

判断所述第二数字信号是否在第二阈值范围内，得到第二判断结果，若所述第二判断结果表示所述第二数字信号不在所述第二阈值范围内，则向所述显示器发出信号，进行显示。

具体的，所述第一阈值范围和所述第二阈值范围通过有限元计算模型获取，具体包括：

获取锻造模架的三维模型；

取所述三维模型的二分之一并去除所述三维模型中的螺纹孔；

对去除螺纹孔后的二分之一三维模型进行仿真；

输入有限元材料属性、接触属性以及边界定义生成有限元计算模型；

根据所述有限元计算模型得到第一阈值范围和第二阈值范围。

具体的，所述温度采集模块采用16位高速高精度模数转换器。

具体的，所述温度传感器采用铂电阻温度传感器，pt100铂电阻传感器是利用金属铂的阻值随温度变化的特性来测量温度的。pt100中，pt后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。pt100工作原理：当pt100在0摄氏度的时候它的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。其内部采用电桥接法来尽量消除温飘。

按照上述有限元计算模型及参数的设定，模具表面温度能够维持在250℃左右，模架心部温度大致在150～200℃范围内。因此，可以得出在模具表面施加80kw/s的热通量，钢间界面传热系数选为30mw/mm2·℃为比较吻合实际的工况。

并且，模架在长期锻打的恶劣工作条件下，预热温度过高容易循环软化导致变形，预热温度过低容易早期脆性断裂。模架心部温度大致在150～200℃范围内，模具温度保证在200～300℃范围内，能够满足其工作寿命。因此通过该系统及方法能够较均匀的保证模架温度维持在该范围内。

数值计算模型建立好以后，通过试验数据与模拟数据的对比，使其误差小于5％。然后通过现场调节天然气管道的位置以及预热时间以及保温时间等来调节模架温度分布的情况，其目的是预热后使其整体温差不超过100℃，模具温度不超过300℃。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。